国产精品视频一区二区三区四,亚洲av美洲av综合av,99国内精品久久久久久久,欧美电影一区二区三区电影

產(chǎn)品推薦:氣相|液相|光譜|質(zhì)譜|電化學(xué)|元素分析|水分測(cè)定儀|樣品前處理|試驗(yàn)機(jī)|培養(yǎng)箱


化工儀器網(wǎng)>技術(shù)中心>其他文章>正文

歡迎聯(lián)系我

有什么可以幫您? 在線咨詢

轉(zhuǎn)錄因子PpNAC1和DNA去甲基酶PpDML1協(xié)同調(diào)控桃果實(shí)成熟

來(lái)源:保定米奇生物科技有限公司   2024年01月26日 09:27  

2023年11月22日,浙江大學(xué)張波教授課題組研究成果,發(fā)表在Plant Physiology期刊上(影響因子7.4),文章題目為Transcription factor PpNAC1 and DNA demethylase PpDML1 synergistically regulate peach fruit ripening。該研究使用了DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了PpNAC1轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合基序和靶基因。研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子PpNAC1和DNA去甲基酶PpDML1協(xié)同調(diào)節(jié)桃果實(shí)中乙烯合成、果肉軟化和風(fēng)味形成的分子機(jī)制。

img1

果實(shí)成熟伴隨著顏色、質(zhì)地和風(fēng)味的巨大變化,并受到轉(zhuǎn)錄因子(TFs)和表觀遺傳因子的調(diào)控。植物的NAC轉(zhuǎn)錄因子(TF)家族對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程的調(diào)控發(fā)揮著關(guān)鍵作用,但在桃果實(shí)成熟過(guò)程中的調(diào)控機(jī)制并不清楚。

研究發(fā)現(xiàn), PpNAC1可直接激活多個(gè)果實(shí)成熟相關(guān)基因的表達(dá),在番茄(Solanum lycopersicum) nor (non-ripening)突變體中的過(guò)表達(dá)PpNAC1可恢復(fù)果實(shí)的成熟,在桃果實(shí)中的瞬時(shí)過(guò)表達(dá)PpNAC1可誘導(dǎo)相關(guān)靶基因的表達(dá)。PpNAC1及其靶基因轉(zhuǎn)錄水平的增強(qiáng)與成熟過(guò)程中啟動(dòng)子mCG甲基化的降低有關(guān)。DNA甲基化下降與DNA去甲基化酶1 (PpDML1) 轉(zhuǎn)錄增加呈負(fù)相關(guān),PpNAC1可識(shí)別和激活DNA去甲基化酶1啟動(dòng)子。這些結(jié)果表明,PpNAC1和PpDML1之間的正反饋回路直接調(diào)控了桃成熟和品質(zhì)形成所需的多個(gè)基因的表達(dá)。

1.桃果實(shí)成熟過(guò)程中乙烯釋放、質(zhì)地和風(fēng)味的變化

在桃子果實(shí)成熟的S3到S5階段,乙烯合成的數(shù)量增加了約100倍,通過(guò)硬度下降來(lái)衡量軟化程度顯著降低。同時(shí),有機(jī)酸的含量顯著減少,總含糖量隨著果實(shí)成熟而增加。在早期階段,C6醛和醇含量減少,而揮發(fā)性酯和內(nèi)酯含量增加,果實(shí)呈現(xiàn)出“果香”和“桃香”氣味。外源乙烯處理加速了果實(shí)軟化,促進(jìn)了酯類和內(nèi)酯類的合成,而1-MCP作為乙烯感知和作用的特異性抑制劑,則抑制了果實(shí)軟化和揮發(fā)物的合成。

2.NAC家族成員PpNAC1與桃果實(shí)成熟有關(guān)

桃子中含有115個(gè)NAC成員,系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,其中有9個(gè)成員與其他已知與成熟相關(guān)的NAC聚集在一起,包括PpNAC1和PpNAC2。RNA-seq分析表明,PpNAC1的轉(zhuǎn)錄水平在果實(shí)成熟期間逐漸增加,并在成熟后保持在高水平,而PpNAC4PpNAC5的轉(zhuǎn)錄水平卻相反。其他NAC成員的豐度相對(duì)較低。與對(duì)照和1-MCP處理相比,外源乙烯處理顯著增加了PpNAC1的轉(zhuǎn)錄水平。

根據(jù)MADS-RIN在番茄中的重要調(diào)控作用,分析了MADS家族成員在桃中的轉(zhuǎn)錄水平。其中有10個(gè)成員與MADS-RIN同源,其中4個(gè)成員轉(zhuǎn)錄水平較高,但與桃子成熟過(guò)程中乙烯的產(chǎn)生呈負(fù)相關(guān),其他6個(gè)成員幾乎不表達(dá)。因此,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)和作者之前的研究,最終選擇PpNAC1作為候選TF,探索桃果實(shí)成熟的調(diào)控機(jī)制。

img2 

圖1. 桃果實(shí)成熟過(guò)程中乙烯釋放量、果實(shí)硬度、糖、酸和揮發(fā)物以及NAC成員轉(zhuǎn)錄水平的變化。

3.結(jié)合DAP-seq和RNA-seq鑒定PpNAC1的靶基因

作者通過(guò)DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了PpNAC1的靶基因,通過(guò)兩次技術(shù)重復(fù)在基因組上共獲得了9238個(gè)結(jié)合位點(diǎn),PpNAC1的結(jié)合位點(diǎn)主要位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(TSS)上游的500bp區(qū)域,24.3%(2245個(gè)基因)的PpNAC1結(jié)合位點(diǎn)位于的啟動(dòng)子區(qū)(TSS上游2kb)。DAP-seq結(jié)果中的MEME分析顯示,ACG(T/C)(A/C)是PpNAC1的結(jié)合位點(diǎn)。在獼猴桃和香蕉的其他NAC轉(zhuǎn)錄因子中也觀察到了相同的結(jié)合基序。這些結(jié)果表明果實(shí)中NAC的結(jié)合基序是保守的。GO富集分析結(jié)果顯示,啟動(dòng)子與PpNAC1結(jié)合的基因參與了果實(shí)的有機(jī)酸、蔗糖代謝等初級(jí)代謝過(guò)程,苯丙烷代謝、內(nèi)酯代謝等次級(jí)代謝過(guò)程,激素代謝及反應(yīng),還與果實(shí)發(fā)育及防御反應(yīng)過(guò)程有關(guān)。

為進(jìn)一步篩選PpNAC1調(diào)控的桃子成熟過(guò)程中與果實(shí)品質(zhì)相關(guān)的候選靶基因,結(jié)合RNA-seq數(shù)據(jù),檢測(cè)到了2245個(gè)NAC結(jié)合位點(diǎn)基因。隨后,進(jìn)行WGCNA和共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析進(jìn)一步挖掘PpNAC1靶基因PpACS1,PpACO1,PpPME1PpPL1,PpPG1,PpSAD1,PpFAD3-1等。

img3 

圖2. 通過(guò)DAP-seq和RNA-seq對(duì)PpNAC1結(jié)合位點(diǎn)和靶基因進(jìn)行全基因組分析。

 4.PpNAC1調(diào)節(jié)靶基因的驗(yàn)證

通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)(DLR)驗(yàn)證了PpNAC1對(duì)相關(guān)潛在基因靶點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄激活作用,并展示了DAP-seq結(jié)果中PpNAC1與相關(guān)基因的結(jié)合峰。通過(guò)EMSA結(jié)果證實(shí),PpNAC1可以在PpACS1PpACO1,PpPL1,PpFAD3-1, PpAAT1PpTST1的啟動(dòng)子區(qū)與NACBS結(jié)合。這些結(jié)果表明,在果實(shí)成熟過(guò)程中,PpNAC1通過(guò)激活相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,在乙烯合成和果實(shí)軟化過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。此外,這些結(jié)果還證明了DAP-seq在鑒定TF調(diào)節(jié)的靶基因方面的重要價(jià)值。

img4

 

圖3. PpNAC1通過(guò)激活乙烯合成和果膠代謝相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)控果實(shí)的成熟和軟化。

 

img5

圖4. PpNAC1通過(guò)激活VOCs合成和糖運(yùn)輸相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)調(diào)節(jié)水果風(fēng)味。 

5.PpNAC1調(diào)控桃和轉(zhuǎn)基因番茄的果實(shí)軟化和風(fēng)味

利用桃愈傷組織和轉(zhuǎn)基因番茄中的過(guò)表達(dá)來(lái)驗(yàn)證PpNAC1對(duì)果實(shí)成熟、軟化和風(fēng)味形成的調(diào)節(jié)作用。在桃愈傷組織中過(guò)表達(dá)PpNAC1促進(jìn)了上述參與乙烯合成、果膠降解和揮發(fā)物合成過(guò)程的靶基因轉(zhuǎn)錄。在nor番茄突變體中過(guò)表達(dá)PpNAC1也基本可以恢復(fù)番茄nor突變體的乙烯合成和其他基因的表達(dá)缺陷,并促進(jìn)果實(shí)成熟。

img6

圖5. PpNAC1在桃愈傷組織中的瞬時(shí)過(guò)表達(dá)和在番茄中的穩(wěn)定過(guò)表達(dá)均促進(jìn)了果實(shí)成熟和風(fēng)味發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)。

6.       PpNAC1靶基因啟動(dòng)子區(qū)的DNA甲基化水平與果實(shí)成熟過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄水平呈負(fù)相關(guān)

DNA甲基化是一種研究較為深入的表觀遺傳修飾,在調(diào)控果實(shí)成熟過(guò)程中發(fā)揮重要作用,也是導(dǎo)致表型變異的重要遺傳因子。全基因組甲基化測(cè)序(WGBS)分析顯示,啟動(dòng)子區(qū)域mCG甲基化水平與成熟相關(guān)基因表達(dá)水平之間存在顯著的負(fù)相關(guān)。

img7

圖6. 與果實(shí)成熟和風(fēng)味形成相關(guān)的基因的全基因組甲基化譜和啟動(dòng)子區(qū)甲基化水平。 

7.PpNAC1和DNA甲基化與桃果實(shí)成熟和風(fēng)味形成有關(guān)

在番茄nor突變體果實(shí)中過(guò)表達(dá)PpNAC1促進(jìn)了SlDML2的表達(dá),此外,在桃愈傷組織中過(guò)表達(dá)PpNAC1可促進(jìn)PpDML1的表達(dá)。DLR和EMSA檢測(cè)證實(shí)PpNAC1可以直接與PpDML1啟動(dòng)子結(jié)合激活其轉(zhuǎn)錄。隨著果實(shí)成熟,PpNAC1啟動(dòng)子區(qū)域的mCG甲基化水平下降,并與其轉(zhuǎn)錄水平呈負(fù)相關(guān)(r = -0.88),其轉(zhuǎn)錄可能受到PpDML1介導(dǎo)的甲基化調(diào)控。

這些結(jié)果表明,桃子中PpNAC1PpDML1之間存在一個(gè)正反饋回路,協(xié)同調(diào)控果實(shí)成熟?;诒狙芯康慕Y(jié)果,作者構(gòu)建了PpNAC1PpDML1在果實(shí)成熟過(guò)程中的調(diào)控模型。

img8 

圖7. 桃果實(shí)成熟過(guò)程中PpNAC1和PpDML1在DNA去甲基化和成熟基因表達(dá)中的作用。

 

文章小結(jié):

乙烯響應(yīng)TFs和DNA甲基化在果實(shí)成熟和風(fēng)味品質(zhì)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。本研究表明,PpNAC1通過(guò)靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和表觀遺傳因子(如DNA甲基化)來(lái)調(diào)控果實(shí)成熟和風(fēng)味品質(zhì)。了解調(diào)控水果成熟和質(zhì)量的表觀遺傳機(jī)制將為作物育種提供新的方向,并對(duì)改善水果質(zhì)地和風(fēng)味具有重大價(jià)值,對(duì)由于人口增長(zhǎng)和飲食變化而不斷增長(zhǎng)的全球糧食需求提供幫助。

免責(zé)聲明

  • 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來(lái)源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
企業(yè)未開(kāi)通此功能
詳詢客服 : 0571-87858618
鄂托克旗| 岳普湖县| 阿城市| 通渭县| 彭州市| 齐齐哈尔市| 嘉禾县| 海伦市| 德兴市| 六盘水市| 通化县| 金华市| 永丰县| 阳信县| 株洲市| 桂阳县| 进贤县| 阿鲁科尔沁旗| 皮山县| 金塔县| 芒康县| 黎川县| 兰坪| 嘉禾县| 泰兴市| 新竹县| 宜兰县| 天全县| 依兰县| 正安县| 图们市| 西安市| 江阴市| 南岸区| 肥乡县| 阜阳市| 仙居县| 扬中市| 庆云县| 射洪县| 桑植县|